点火测试！美国大学生团队3D打印月球火箭着陆垫原型

2021年初，10名来自美国大学的本科生组成的一个团队，他们与美国宇航局、德克萨斯州军事部和增材制造公司ICON的专家一起，利用3D打印技术建造了一个月球烟尘缓解装置（Lunar PAD），并进行了点火测试。这个装置的主要作用是，在火箭降落在月球表面时，避免产生大量的烟尘。

本文与设计背后的学生团队成员和ICON公司的火箭台项目负责人和机械工程师Dana Wieland一起，深入探讨了用于太空探索的3D打印结构的创作过程。

△开发团队成员

2019年，这些学生在参加NASA的培训课程中，构思了这个3D打印火箭着陆垫的项目。NASA预计，未来十年的太空探索计划中，着陆垫将成为需要的技术之一，因为航天器将尝试在月球上登陆。这个团队在过去两年中，努力解决了很多技术问题，并赢得了比赛。

团队首席创新者Vincent Murai最近从夏威夷大学机械工程专业毕业，他说，经过大量的研究和与专家的讨论，团队用1万美元的奖金最终确定了着陆垫的设计。

△Vincent Murai

在最终设计被选中后，美国宇航局Artemis项目的合作伙伴ICON公司，帮助他们使用水泥基材料和龙门3D打印系统建造一个小规模的原型，着陆垫的设计与ICON公司以前打印的任何东西都不同。

3D打印提供了主流建筑中所没有的设计自由。2020年10月，3D打印的Lunar PAD原型直径为20英尺，高1.6英尺以上。然而，一个全尺寸的月球着陆垫可能需要大约100米的直径，为了实现这一目标，学生们认为需要更大的专家团队和预算。

△学生在建造月球着陆垫

这个原型的设计很关键，需要引导气流向上和向外，最大限度地减少发射和着陆过程中的灰尘飘散量。通常着陆场的特点是平坦或坚实的表面，而他们设计的着陆垫中间有一定的高度，表面有开口，在飞船着陆时起到向外扩散排气的作用。

ICON使用了名为 "lavacrete "的专有混凝土配方，这是一种 "低成本的，具有高热质量的弹性材料。" Wieland说，用于发射台的材料需要有弹性，同时也要考虑月球上的材料特性。

团队研究了接近月球的材料，如用于3D打印的硫磺混凝土，以及可以与混凝土骨料混合以模拟星际材料的不同粘合剂，如基于氧化镁的粘合剂。

学生们为他们的设计是第一个成功点火测试的3D打印火箭着陆垫而感到自豪。他们的创新创造是 "突破性的"， 这个项目是否有一天会到达月球并不完全清楚。目前，学生们正在分析他们工作中的数据，并继续做更多的测试，包括极端温度测试和测试雷石等材料的特性。

学生们觉得参与这一经历本身就很有意义，更重要的是知道有一天，他们的提案可能成为自动化、可持续和3D打印登陆技术的基础。



编译自：3dprint